一種磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲無損檢測設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲導(dǎo)波具有單點(diǎn)激勵即可實(shí)現(xiàn)長距離檢測的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用管道的快速檢測，特別是長輸管線、城市天然氣管道、石化管道的快速檢測。電磁超聲導(dǎo)波基于磁致伸縮效應(yīng)或洛倫茲力實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波激勵和接收，其主要優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)非接觸檢測、傳感器安裝簡單等。申請?zhí)?6193606.1公布了一種鐵磁性圓柱殼結(jié)構(gòu)的磁致伸縮導(dǎo)波外檢測傳感器。申請?zhí)?01410350760.5公布了一種基于磁致伸縮導(dǎo)波的檢測傳感器、檢測系統(tǒng)及應(yīng)用，該專利公開了縱向模式的管道內(nèi)檢測導(dǎo)波傳感器。申請?zhí)?01410349737.4公開了一種基于磁致伸縮效應(yīng)的導(dǎo)波傳感器，通過波導(dǎo)管產(chǎn)生的超聲導(dǎo)波進(jìn)行檢測，既可用于鐵磁性材料也可用于非鐵磁材料的檢測。
[0003]以前檢測缺陷時，一般只是在管道的外部套置一外接收線圈，這樣的缺點(diǎn)是由于管壁內(nèi)磁通量變化與管內(nèi)空氣中磁通量變化相反，只用一個外接收線圈時管壁內(nèi)以及管內(nèi)空氣中磁通量變化所引起的電信號會相互抵消，導(dǎo)致缺陷信號幅值減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種磁致伸縮導(dǎo)波接收方法及傳感器，由于磁致伸縮導(dǎo)波檢測信號強(qiáng)度和信噪比直接關(guān)系到缺陷檢出的能力，如果能夠進(jìn)一步提尚?目號的強(qiáng)度將有力提尚缺陷的檢測能力。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器，用于端部開放管道缺陷的檢測，包括偏置磁化器、外接收線圈、內(nèi)接收線圈組件，其中，
[0006]偏置磁化器，用于貼附在管道的外壁提供磁場；
[0007]外接收線圈，用于套接在管道的外側(cè)接收模擬信號；
[0008]內(nèi)接收線圈組件，用于伸入管道內(nèi)接收模擬信號，其包括內(nèi)接收線圈、線圈支撐桿及定位套筒，所述內(nèi)接收線圈纏繞在線圈支撐桿上，所述定位套筒套接在線圈支撐桿上，所述內(nèi)接收線圈的軸向長度與外接收線圈的軸向長度相等且繞向相同，所述內(nèi)接收線圈用于伸入管道內(nèi)感應(yīng)空氣中磁通量變化以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波接收，所述定位套筒用于套裝在管道內(nèi)壁上以與線圈支撐桿配合支撐內(nèi)接收線圈。
[0009]優(yōu)選地，所述外接收線圈上連接有第一接線端子。
[0010]優(yōu)選地，所述內(nèi)接收線圈上連接有第二接線端子。
[0011]優(yōu)選地，所述線圈支撐桿包括線圈纏繞支架和固定連接在線圈纏繞支架上的導(dǎo)桿，所述線圈纏繞支架為縱截面呈工字形的回轉(zhuǎn)體，所述內(nèi)接收線圈纏繞在線圈纏繞支架上，所述定位套筒活動套接在導(dǎo)桿上以與線圈纏繞支架配合支撐內(nèi)部支撐線圈。
[0012]優(yōu)選地，所述導(dǎo)桿中空，所述線圈纏繞支架上設(shè)置有與導(dǎo)桿內(nèi)腔相通的出線孔，所述內(nèi)接收線圈的兩端從出線孔和導(dǎo)桿的內(nèi)部伸出導(dǎo)桿后連接有第二接線端子。
[0013]優(yōu)選地，所述導(dǎo)桿上設(shè)置有刻度。
[0014]一種管道缺陷檢測系統(tǒng)，包括磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器，所述的磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器上連接導(dǎo)波檢測儀，所述導(dǎo)波檢測儀上連接激勵傳感器，其中，
[0015]激勵傳感器，用于將導(dǎo)波檢測儀發(fā)出的電信號實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波激勵；
[0016]磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器，用于感應(yīng)磁通量變化實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波接收，并傳入導(dǎo)波檢測儀處理；
[0017]導(dǎo)波檢測儀，用于發(fā)出激勵信號給激勵傳感器，處理磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器接收的模擬信號，將內(nèi)接收線圈和外接收線圈接收的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再將兩組數(shù)字信號進(jìn)行相減，利用相減的信號實(shí)現(xiàn)管道缺陷的檢測。
[0018]優(yōu)選地，所述導(dǎo)波檢測儀包括計算機(jī)、脈沖信號發(fā)射器、功率放大器、雙通道信號預(yù)處理器和雙通道A/D轉(zhuǎn)換器，其中，
[0019]脈沖信號發(fā)射器，用于產(chǎn)生所需的電信號；
[0020]功率放大器，用于放大脈沖信號發(fā)射器發(fā)生的電信號，為激勵傳感器提供功率信號;
[0021]雙通道信號預(yù)處理器，用于對內(nèi)接收線圈以及外接收線圈得到的模擬信號進(jìn)行放大濾波；
[0022]雙通道A/D轉(zhuǎn)換器，用于將經(jīng)過預(yù)處理的內(nèi)接收線圈以及外接收線圈的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；
[0023]計算機(jī)，用于控制脈沖信號發(fā)射器和雙通道A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲及結(jié)果顯示。
[0024]一種利用管道缺陷檢測系統(tǒng)進(jìn)行管道檢測的方法，包括以下步驟:
[0025]I)在管道上安裝激勵線圈、外接收線圈，然后沿外接收線圈的周向均勻安裝多個磁化器；
[0026]2)將內(nèi)接收線圈推送至管道內(nèi)，調(diào)整線圈支撐桿伸入管道的長度，使內(nèi)接收線圈和外接收線圈的左右兩端對齊；
[0027]3)將定位套筒放入管道內(nèi)以支撐線圈支撐桿；
[0028]4)將激勵線圈與導(dǎo)波檢測儀的激勵端子連接，外接收線圈、內(nèi)接收線圈分別與導(dǎo)波檢測儀的第一接收端子與第二接收端子連接；
[0029]5)導(dǎo)波檢測儀接收外接收線圈與內(nèi)接收線圈信號，進(jìn)行處理后相減獲得缺陷信號。
[0030]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0031]I)本發(fā)明的內(nèi)接收線圈用于感應(yīng)管內(nèi)空氣中磁通量變化實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波接收，與外接收線圈一起配合能夠消除管內(nèi)空氣中磁通量變化對管道壁中磁通量變化的抵消作用，因此能夠增強(qiáng)信號強(qiáng)度，具有增強(qiáng)儀器檢測缺陷能力的效果。
[0032]2)本發(fā)明的內(nèi)接收線圈與外接收線圈的匝數(shù)與軸向?qū)挾纫恢虑依@向相同，保證內(nèi)接收線圈和外接收線圈感應(yīng)磁通量變化的特性相同；
[0033]3)本發(fā)明的導(dǎo)桿上設(shè)置有刻度，這樣可以更好地調(diào)整內(nèi)接收線圈的位置，使內(nèi)接收線圈與外接收線圈的左右兩端對齊；
[0034]4)本發(fā)明的管道缺陷檢測系統(tǒng)包括激勵傳感器、接收傳感器及導(dǎo)波檢測儀，可以獲得管內(nèi)空氣中磁通量變化信號，從而剔除管內(nèi)空氣中磁通量變化對檢測信號的抵消作用增強(qiáng)信號強(qiáng)度；
[0035]5)本發(fā)明的管道檢測的方法能夠快速有效地檢測出管道的缺陷，通過信號圖識別缺陷的位置非常方便。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明中磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器外接收線圈安裝在管道上時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明中內(nèi)接收線圈組件的主視圖；
[0038]圖3為本發(fā)明中內(nèi)接收線圈組件的立體圖；
[0039]圖4為本發(fā)明中磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器安裝在管道上的示意圖；
[0040]圖5為本發(fā)明的管道缺陷檢測系統(tǒng)檢測管道缺陷時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖6為使用管道缺陷檢測系統(tǒng)在管道上檢測缺陷時的示意圖；
[0042]圖7(a)為使用管道缺陷檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測后外接收線圈獲得的信號波形圖；
[0043]圖7(b)為使用管道缺陷檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測后內(nèi)接收線圈獲得的信號波形圖；
[0044]圖7(c)為使用管道缺陷檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測后外接收線圈感應(yīng)信號減去內(nèi)接收線圈感應(yīng)信號的信號波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0046]一種磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器，用于端部開放管道缺陷的檢測，該磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器包括偏置磁化器7、外接收線圈5、內(nèi)接收線圈組件，其中，
[0047]偏置磁化器7，用于貼附在管道9的外壁提供磁場；
[0048]外接收線圈5，用于套接在管道9的外側(cè)接收模擬信號；優(yōu)選地，所述外接收線圈5上連接有第一接線端子6，用于連接外部設(shè)備。
[0049]內(nèi)接收線圈組件，用于伸入管道9內(nèi)接收模擬信號，其包括內(nèi)接收線圈2、線圈支撐桿I及定位套筒8，所述內(nèi)接收線圈2纏繞在線圈支撐桿I上，所述定位套筒8套接在線圈支撐桿I上，所述內(nèi)接收線圈2的軸向長度與外接收線圈5的軸向長度相等且繞向相同，所述內(nèi)接收線圈2用于伸入管道9內(nèi)感應(yīng)空氣中磁通量變化以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波接收，所述定位套筒8用于套裝在管道9內(nèi)壁上以與線圈支撐桿I配合支撐內(nèi)接收線圈2。優(yōu)選地，所述內(nèi)接收線圈2上連接有第二接線端子4，以連接外部設(shè)備；所述線圈支撐桿I包括線圈纏繞支架3和固定連接在線圈纏繞支架3上的導(dǎo)桿，所述線圈纏繞支架3為縱截面呈工字形的回轉(zhuǎn)體，所述內(nèi)接收線圈2纏繞在線圈纏繞支架3上，所述定位套筒8活動套接在導(dǎo)桿上以與線圈纏繞支架3配合支撐內(nèi)部支撐線圈。所述導(dǎo)桿中空，所述線圈纏繞支架3上設(shè)置有與導(dǎo)桿內(nèi)腔相通的出線孔，所述內(nèi)接收線圈2的兩端從出線孔和導(dǎo)桿的內(nèi)部伸出導(dǎo)桿后連接有第二接線端子4。另外，所述導(dǎo)桿上還設(shè)置有刻度。
[0050]一種管道缺陷檢測系統(tǒng)，包括磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器10，所述的磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器10上連接導(dǎo)波檢測儀12，所述導(dǎo)波檢測儀12上連接激勵傳感器11，其中，激勵傳感器11，用于將導(dǎo)波檢測儀12發(fā)出的電信號實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波激勵；接收傳感器，用于感應(yīng)磁通量變化實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波接收，并傳入導(dǎo)波檢測儀12處理；導(dǎo)波檢測儀12，用于發(fā)出激勵信號給激勵傳感器11，處理磁致伸縮導(dǎo)波接收傳感器10接收的模擬信號，將內(nèi)接收線圈2和外接收線圈5接收的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再將兩組數(shù)字信號進(jìn)行相減，利用相減的信號實(shí)現(xiàn)管道9缺陷的檢測。
[0051]進(jìn)一步，所述導(dǎo)波檢測儀12包括計算機(jī)13、脈沖信號發(fā)射器14、功率放大器15、雙通道信號預(yù)處理器16和雙通道A/D轉(zhuǎn)換器17，其中，脈沖信號發(fā)射器14，用于產(chǎn)生所需的電信號；功率放大器15，用于放大脈沖信號發(fā)射器14發(fā)生的電信號，為激勵傳感器11提供功率信號；雙通道信號預(yù)處理器16，用于對內(nèi)接收線圈2以及外接收線圈5得到的模擬信號進(jìn)行放大濾波；雙通道A/D轉(zhuǎn)換器17，用于將經(jīng)過預(yù)處理的內(nèi)接收線圈2以及外接收線圈5的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；計算機(jī)13，用于控制脈沖信號發(fā)射器14和雙通道A/D轉(zhuǎn)換器17、數(shù)據(jù)存儲及結(jié)果顯示。
[0052]一種利用管道缺陷檢測系統(tǒng)進(jìn)行管道9檢測的方法，包括以下步驟:
[0053]I)在管道9上安裝激勵線圈、外接收線圈5